Cellulaire communicatietypen, belang, voorbeelden

De Cellulaire communicatie, Ook wel intercellulaire communicatie genoemd, het bestaat uit de overdracht van extracellulaire signaalmoleculen. Deze moleculen beginnen bij een signaal dat cel genereert en binden aan witte celreceptoren, waardoor een specifieke respons wordt geproduceerd.

Het signaalmolecuul kan een klein molecuul zijn (voorbeeld: een aminozuur), een peptide of een eiwit. Daarom is communicatie, die chemie is, een kenmerk van eencellige en meercellige organismen.

Bron: Pixabay.com

In bacteriën zijn signaalmoleculen bacteriële feromonen. Deze zijn nodig voor functies zoals de horizontale overdracht van genen, bioluminescentie, biofilmsvorming en de productie van antibiotica en pathogene factoren.

In meercellige organismen kan cellulaire communicatie plaatsvinden tussen cellen die aangrenzend zijn, of tussen cellen die gescheiden zijn. In het laatste geval moeten de signaalmoleculen worden verspreid en getransporteerd voor lange afstanden. Onder de functies van de signalen zijn veranderingen in genexpressie, morfologie en celbeweging.

Cellulaire communicatie kan ook worden uitgevoerd via extracellulaire blaasjes (VE), ectosomen en exosomen genoemd. Sommige VE -functies zijn: lymfocyten en macrofaagmodulatie; Controle van de synaptische functie; in bloedvaten en hart, coagulatie en angiogenese; en RNA -uitwisseling.

[TOC]

Typen (systemen/mechanismen)

In bacteriën is er een soort cellulaire communicatie die wordt genoemd Quorum -detectie, die bestaat uit gedragingen die alleen optreden wanneer de dichtheid van de bacteriepopulatie hoog is. Hij Quorum -detectie Het impliceert de productie, afgifte en daaropvolgende detectie van hoge concentraties van signaalmoleculen, genaamd zelfinductoren.

In eencellige eukaryoten, zoals T. Brucei, er is ook Quorum -detectie. In gisten vindt seksueel gedrag en celdifferentiatie plaats als reactie op communicatie door feromonen en veranderingen in het milieu.

Bij planten en dieren is het gebruik van extracellulaire signaalmoleculen, zoals hormonen, neurotransmitters, groeifactoren of gassen, een belangrijk type communicatie dat de synthese van het signaalmolecuul impliceert, de afgifte ervan, het transport naar de witte cel, detectie van detectie van Het specifieke signaal en de reactie.

Met betrekking tot het transport van het molecuulsignaal bij dieren bepaalt de werkafstand van het molecuul twee soorten signalen: 1) autocriene en paracrines, die respectievelijk op dezelfde cel en op de nabijgelegen cellen werken; en 2) endocriene, die werkt op een verre witte cel, wordt getransporteerd door de bloedbaan.

Cellulaire communicatie door extracellulaire blaasjes is een belangrijk type cellulaire communicatie in eukaryotische organismen en archaea.

Quorum Sensing (QS)

Naarmate de bacteriële of eencellige eukaryotische populatie groeit, bereikt het het aantal voldoende cellen, of quorumcellen, dat de inductorconcentratie produceert die een effect op cellen kan produceren. Dit vormt een mechanisme voor het dragen van volkstelling.

Er zijn drie soorten systemen bekend Quorum -detectie In bacteriën: één in gram-negatief; een andere in gram-positief; en een andere in het gram negatief Vibrio Harveyi.

In gram-negatieve bacteriën is de zelfinductor de acyled lacton homoserine. Deze stof wordt gesynthetiseerd door het Luxxi -type enzym en verspreidt zich passief door het membraan, zich ophopen in extracellulaire en intracellulaire ruimte. Wanneer de stimulerende concentratie wordt bereikt, wordt de transcriptie van genen gereguleerd door QS geactiveerd.

In gram-negatieve bacteriën zijn zelfinductoren gemodificeerde peptiden, die worden geëxporteerd naar de extracellulaire ruimte, waar ze samenwerken met membraaneiwitten. Er is een fosforyleringswaterval die eiwitten activeert, die binden aan DNA en de transcriptie van witte genen regelen.

Kan u van dienst zijn: caliciforme cellen

Vibrio Harveyi produceert twee auto-inductoren, genaamd HAI-1 en A1-2. HAI-1 is geacyled lacton homoserine, maar de synthese is niet afhankelijk van luxi. A1-2 is Furanosil Boraato Dieter. Beide stoffen werken door een fosforylatiedoeval vergelijkbaar met die van andere gram-negatieve bacteriën. Dit type QS regelt bioluminescentie.

Chemische communicatie

De specifieke vereniging van het signaalmolecuul, of ligeren, voor het ontvangende eiwit produceert een specifieke cellulaire respons. Elk type cel heeft bepaalde soorten receptoren. Hoewel een bepaald type ontvanger ook in verschillende soorten cellen kan worden gevonden en verschillende reacties op dezelfde koppeling produceert.

De aard van het signaalmolecuul bepaalt het pad dat zal worden gebruikt om de cel binnen te komen. Hydrofobe hormonen, zoals steroïden, verspreiden zich bijvoorbeeld door lipide dubbellaagse en binden aan receptoren om complexen te vormen die de expressie van specifieke genen reguleren.

Gassen, zoals stikstofoxide en koolmonoxide, verspreiden zich door het membraan en activeren meestal de Cyclass Guanylil, Cyclische GMP -producent. De meeste signaalmoleculen zijn hydrofiel.

De receptoren bevinden zich op het celoppervlak. Receptoren fungeren als signaalvertalers die het gedrag van de witte cel veranderen.

Cellulaire oppervlakreceptoren zijn verdeeld in: a) GF -eiwit gekoppelde receptoren; b) receptoren met enzymactiviteit, zoals het kinasekoppel; en c) ionkanaalreceptoren.

Kenmerken van ontvangers tot eiwit concluderen G

Eiwit -gekoppelde receptoren worden gevonden in alle eukaryoten. Over het algemeen zijn het ontvangers met zeven domeinen die het membraan oversteken, met het N-terminale gebied naar cel exter. Deze receptoren worden geassocieerd met een G -eiwit dat de signalen vertaalt.

Wanneer het ligand bindt aan de ontvanger, wordt het G -eiwit geactiveerd. Het wordt op zijn beurt een effector-enzym geactiveerd dat een tweede intracellulaire boodschapper produceert, die cyclisch monofosfaat-adenosine (AMPC), arachidonzuur, diacylglycerol of inositol-3-fosfaat kan zijn, die fungeert als een versterker van het signaal-initiaal.

Eiwit G bezit drie subeenheden: alfa, bèta en gamma. Eiwitactivering G impliceert de dissociatie van het bbp van het G -eiwit en de vereniging van de GTP naar de alfa -subeenheid. In de g_alfa-GTP dissociëren van bèta- en gamma -subeenheden, specifiek interactie met effector -eiwitten, activeren ze.

De AMPC-route kan worden geactiveerd door bèta-adrenerge receptoren. AMPC wordt geproduceerd door de adenylil cyclase. De fosfoosytolroute wordt geactiveerd door acetylcholine muscarine -receptoren. Activeer fosfolipase C. De arachidonzuurroute wordt geactiveerd door de histamine -receptor. Activeer fosfolipase A2.

AMPC -route

De binding van het ligand aan de ontvanger het stimulerende eiwit G (G_S), samen met het bbp, veroorzaakt de uitwisseling van het bbp door GTP en de dissociatie van de alfa -subeenheid van g_S van de bèta- en gamma -subeenheden. Het complexe G_alfa-GTP wordt geassocieerd met een domein van de adenylcyclasa, het activeren van het enzym en het produceren van AMPC van ATP.

Kan u van dienst zijn: fibroblasten

De AMPC sluit zich aan bij de regulerende subeenheden van het AMPC -afhankelijke kinase -eiwit. Geeft katalytische subeenheden vrij, die eiwitten fosforyleren die cellulaire responsen reguleren. Deze route wordt gereguleerd door twee soorten enzymen, namelijk fosfodieën en fosfatase -eiwitten.

Fosfoinitol route

De binding van het ligand aan de ontvanger activeert het eiwit G (G_Q), dat fosfolipase C (PLC) activeert. Dit enzym breekt de fosfatidylinositol 1,4,5-bifosfaat (PIP₂) In twee seconden boodschappers, inositol 1,4,5-trifosfaat (IP₃) en dicilglycerol (DAG).

Het IP₃ Dissemineert in het cytoplasma en sluit zich aan bij receptoren van het endoplasmatisch reticulum, waardoor de afgifte van CA ontstaat⁺² van binnenuit. De DAG blijft in het membraan en activeert het Cinase C (PKC) -eiwit. Sommige PKC -isovormen hebben CA nodig⁺².

Araquidon Acid Route

De binding van het ligand aan de ontvanger zorgt ervoor dat de bèta- en gamma -subeenheden van het G -eiwit de fosfolipase activeren₂ (PLA₂)). Dit enzym hydrolyseert fosfatidylinositol (PI) in het plasmamembraan, waardoor arachidonzuur wordt vrijgeeft, dat wordt gemetaboliseerd door verschillende routes, zoals 5 en 12-lipxigenase en cycloxigenase.

Tyrosinekinasereceptorkenmerken

Tyrosinekinase (RTK) -receptoren hebben extracellulaire regulerende domeinen en intracellulaire katalytische domeinen. In tegenstelling tot de GF -eiwit gekoppelde ontvanger, kruist de polypeptideketen van de tyrosinekinasereceptoren het plasmamembraan slechts één keer.

De Ligand Union, die een hormoon of groeifactor is, voor het regulerende domein zorgt ervoor dat de twee subeenheden van de ontvanger worden geassocieerd. Dit maakt ontvanger autofosfaat mogelijk in een tyrosineresidu en de activering van eiwitfosforyleringswatervallen.

Gefosforyleerde tyrosineresten van de koppelreceptor (RTK) interageren met adaptereiwitten, die de receptor verbinden die wordt geactiveerd met componenten van de signaaltransductieroute. Aanvallende eiwitten dienen om multiproteïne signaalcomplexen te vormen.

De RTK sluit zich aan bij verschillende peptiden, zoals: epidermale groeifactor; Fibroblast groeifactoren; Hersengroeifactoren; zenuwgroeifactor; en insuline.

Algemene kenmerken van de ontvangers

De activering van oppervlakteceptoren produceert veranderingen in eiwitfosforylering door twee soorten kinase -eiwitten te activeren: drukte- en serum- en troninekinasen .

Serine- en Treonine -kinasen zijn: AMPC -afhankelijk kinase -eiwit; GMPC -afhankelijk kinase -eiwit; Het kinase -eiwit C; en CA afhankelijk eiwit⁺²/Calmodulin. In deze kinase -eiwitten, met uitzondering van AMPC -afhankelijke kinase, bevindt het katalytische en regulatiedomein zich in dezelfde polypeptideketen.

De tweede boodschapper sluit zich aan bij deze serine- en preoninekinasen en activeert ze.

Kenmerken van receptoren die ionische kanalen zijn

Ionkanaalreceptoren hebben de volgende kenmerken: a) ze voeren ionen uit; b) specifieke ionen herkennen en selecteren; c) Ze openen en sluiten in reactie op chemische, elektrische of mechanische signalen.

Ionkanaalreceptoren kunnen een monomeer zijn, of heteroligomeren of homoligomeren zijn, waarvan de polypeptideketengebieden het plasmamembraan oversteken. Er zijn drie families van ionkanalen: a) Puerta del Ligando -kanalen; b) Gap Unions -kanalen; en c) Na -afhankelijke spanningskanalen⁺.

Enkele voorbeelden van ionkanaalreceptoren zijn de acetylcholinereceptoren van de neuromusculaire junctie en de ionotrope receptoren van glutamaat, NMDA en geen NMDA, in het centrale zenuwstelsel.

Kan u van dienst zijn: myofibrillen: kenmerken, structuur, compositie, functies

Communicatie door extracellulaire blaasjes

Extracellulaire blaasjes (VE) zijn een mengsel van ectosomen en exosomen, die verantwoordelijk zijn voor het overbrengen van biologische informatie (RNA, enzymen, reactieve zuurstofspecies, enz.) Tussen cel en cel. De oorsprong van beide blaasjes is anders.

Ectosomen zijn blaasjes geproduceerd door plasmamembraanspruiten, gevolgd door zijn scheiding en afgifte naar extracellulaire ruimte.

Ten eerste treedt membraaneiwitgroepering in afzonderlijke domeinen op. Vervolgens accumuleren eiwitlipide -ankers cytosolische eiwitten en RNA in lumen, dus de uitbraak groeit.

De exosomen zijn blaasjes die worden gevormd uit multivestische lichamen (MVB) en worden vrijgegeven door exocytose aan extracellulaire ruimte. MVB zijn late endosomen, waarin er intraluminale blaasjes zijn (ILV's). MVB kan lysosomen versmelten en het afbraakpad voortzetten, of ISS als exosomen doorgaan door exocytose.

Ze interageren ze op verschillende manieren met de witte cel: 1) Verzoening van het VE -membraan en afgifte van de actieve factoren van het interieur; 2) Ve ze leggen contact met het oppervlak van de witte cel, die fuseren, waardoor hun inhoud in het cytosol wordt vrijgeeft; en 3) ve worden volledig vastgelegd door macropinocytose en fagocytose.

Belang

De grote verscheidenheid aan intercellulaire communicatiefuncties geeft het belang ervan op zichzelf aan. Door sommige voorbeelden wordt het belang van verschillende soorten cellulaire communicatie geïllustreerd.

- Belangrijkheid van Quorum -detectie. QS reguleert verschillende processen zoals virulentie binnen een soort, of micro -organismen van verschillende soorten of geslachten. Bijvoorbeeld een spanning van Staphylococcus aureus Gebruik een signaalmolecuul in de Quorum -detectie Om de gastheer te infecteren, en remt andere stammen van S. aureus Om het te doen.

- Belang van chemische communicatie. Chemische indicatie is noodzakelijk voor het overleving en het reproductieve succes van meercellige organismen.

Geprogrammeerde celdood bijvoorbeeld, die multicellulaire ontwikkeling reguleert, elimineert volledige structuren en maakt de ontwikkeling van specifieke weefsels mogelijk. Dit alles wordt gemedieerd door trofische factoren.

- Belang van de zien. Ze spelen een belangrijke rol bij diabetes, ontsteking en neurodegeneratieve en cardiovasculaire ziekten. Ze zien normale cellen en kankercellen verschillen heel veel. VE kan factoren transporteren die het fenotype van kanker in witte cellen bevorderen of onderdrukken.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, a., Lewis, J., en kool. 2007. Biologie van de celmoleculair. Garland Science, New York.
2. Bassler, B.L. 2002. Klein gesprek: cel-tot-celcommunicatie in bacteriën. Cell, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. en meldolesi, j. 2015. Ectosomen en exosomen: het afwerpen van de verwarring tussen extracellulaire blaasjes. Trends in celbiologie, xx: 1-9.
4. Kandel, E., Schwarts, J.H., en Jesell, T., 20000000000000000000. Principes van neurale wetenschap. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, h., Berk, een., Zipurski, s.L., Matsudaria, p., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellulaire en moleculaire biologie. Redactionele medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexico, Sāo Paulo.
6. Poppen, k.M., Weingart, c.L., Winans, s.C. 2004. Chemische communicatie in proteobacteriën: biochemische en structurele studies van signaalsynthasen en ontvangers die nodig zijn voor intercellulaire signalering. Microbiology Molecular, 53: 755-769.
7. Parebal, B. 2003. Communicatie is de sleutel. Celcommunicatie en signalering. Redactioneel, 1-4.